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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik FET ansteuern - Problem mit Styro-Schneider


Autor: Martin O. (maob)
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hallo,

bin neu im forum und bräuchte mal experten hilfe beim bau einer 
styro-cnc-schneide.

für die die das auch interessiert, software für die schneide ist 
GMFC(http://gm.cnc.free.fr)
die motoren werden von einer MDLCNC gesteuert 
(http://rc-letmathe.de/product_info.php?products_id=1113)

pwm wird von einem arduino erzeugt (der macht dann auch noch ein paar 
andere dinge).
über einen optokoppler soll mit dieser pwm ein fet für den heizdraht 
geschalten werden.
versorgungsspannung für den draht soll 24-48v sein (ich werde vermutlich 
bei 36v landen)
und mit dieser steuerung habe ich das problem!

hab mal folgendes auf einem steckboard nachgebaut, da ich noch kein 36v 
netzteil habe mit 20v aus einem alten laptop-nt und einer led als last,
das sollte zum testen ja mal reichen....
--> schaltung_original.jpg
(quelle: http://www.rc-network.de/forum/showthread.php?t=191988)

diese schaltung funktioniert aber so leider nicht, mein 'uralt-oszi' 
(20MHZ analog) zeigt mir am gate das der fet mit dieser schaltung nur 
sehr unsauber geschalten wird (schaut aus wie ein sägezahn) wirklich 
ganz ausgeschalten wird der fet damit auch nicht.

wie würdet ihr das aufbauen damit der fet wirklich sicher und sauber 
schaltet?

lg & danke,
martin

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

PWM-Frequenz? Ansonsten wahrscheinlich R2 zu groß und/oder OK1 zu 
langsam.

MfG Spess

Autor: Martin O. (maob)
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Frequenz vom arduino ist ca. 500hz, sollte für den cny17-3 kein problem 
sein!
für r2 hab ich mal 1k genommen, das war nicht wirklich besser.....

lg, martin

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Martin Obermayr (maob)

>(20MHZ analog) zeigt mir am gate das der fet mit dieser schaltung nur
>sehr unsauber geschalten wird (schaut aus wie ein sägezahn) wirklich
>ganz ausgeschalten wird der fet damit auch nicht.

Die Schaltung ist auch Käse.

>wie würdet ihr das aufbauen damit der fet wirklich sicher und sauber
>schaltet?

Ohne Optokoppler, Gate direkt an den AVR. Fettig.

Siehe Relais mit Logik ansteuern bzw. Motoransteuerung mit PWM

MFG
Falk

Autor: Georg A. (Gast)
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Und wenns unbedingt mit Optokoppler sein soll, braucht es einen 
Widerstand vom Gate gegen GND. Sonst bleibt da die Ladung ewig und der 
FET bleibt so halb offen. Wert müsste man ausprobieren, gefühlt so 
10-20k.

Autor: Martin O. (maob)
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ohne optokoppler möchte ich das nicht betreiben!
da hängt auch der pc drauf, sollte (warum auch immer) mal der fet einen 
'kurzen' haben ist dann vermutlich auch der port am pc hinüber....
und den rechner brauch ich noch ein weilchen;-)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Die Schaltung macht doch kein Sinn. Wie soll die Gatespannung je kleiner 
als 15V werden?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Der FET wird am Gate einmal über Z-Diode gegen GND geschaltet, und über 
einen Pullup gegen deine 24V. Parallel zur Z-Diode arbeitet dann der 
Optokoppler, sodass er diese kurzschließt.

Bei bestromter OK-Diode hast du dann also ein Low am Gate. Bei 
nicht-bestromter Diode, gibt dir die Z-Dioden stabilisierung ca. 15V 
aufs Gate.

Allerdings würde ich bei Ugs(max) = 16V höchstens auf 12V gehen. Falls 
doch mal der eine oder andere Überschwinger vorbeikommt.

Autor: Martin O. (maob)
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So, bin zurück aus der bastelstube...(die noch eine offline-Stube ist)
10k am Gate haben schon mal ordentlich was gebracht, jetzt kann ich den 
fet  zwischen ca.5-95% pwm wirklich durchschalten!
wenn nur sehr kurz aus bzw. Ein-geschalten wird schaut's noch nicht so 
gut aus, da wird's wieder unsauber....

@Simon: deine Idee klingt nicht schlecht, ich versuch mal das 
nachzubauen.
Das ausschalten sollte so ja sehr schnell gehen!

Lg, Martin

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ja, die Schaltung, die ich "aufgemalt" habe, ist gewissermaßen 
Straight-Forward.
Abschalten tut der FET schnell. Aber du musst eventuell aufpassen, dass 
er nicht ZU schnell abschaltet. Also direkt am Gate vielleicht noch mal 
ein Reihenwiderstand.
Bei langen Gate-Leitungen können bei der steilen Flanke Überschwinger am 
Gate auftauchen.

Autor: Martin O. (maob)
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hallo simon,

die schalterei funktioniert jetzt super!
jetzt muss ich das signal vor dem optokoppler nur mehr invertieren....
welchen wert sollte der gate-widerstand haben? sind 100ohm ok?

lg, martin

Autor: Martin O. (maob)
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hab mir jetzt noch einen einfachen inverter aus einem bc547 
dazugebastelt...
wenn das was mir mein oldtimer-oszi anzeigt stimmt, schalte ich den fet 
jetzt über den ganzen pwm-bereich super!
leider hab ich den schneidebogen nicht in der wohnung,
der voll-last-test steht somit noch aus.....bin da jetzt aber recht 
zuversichtlich!

hab für die allgemeinheit mal schnell einen plan der aktuellen version 
gezeichnet.

an stelle der 1n4001 ist jetzt eine schnellere+kräftigere byv2100
gibt's an der schaltung jetzt noch was zu 'bemängeln'?
ansonst würde ich sagen: 'habe fertig' und herzlichen dank an alle für 
hilfe;-)

LG, martin

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Sieht gut aus. Den 100 Ohm kannst du auch noch etwas kleiner machen. 
Aber bei 500Hz sollten 100 Ohm wohl auch noch funktionieren.

Hat dein Mikroprozessor (Oder wo kommt die PWM her?) keine 
Invertierungsmöglichkeit der PWM? Da brauchst du eigentlich nicht noch 
einen Invertierer.

PS: Aber jetzt hast du ja doch wieder die beiden Massen miteinander 
verbunden (Vor und hinter dem Optokoppler). Ist ja eigentlich nicht der 
Sinn ;-)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Martin O. (maob)

>hab mir jetzt noch einen einfachen inverter aus einem bc547
>dazugebastelt...

Wozu? Das kann man direkt mit dem Optokoppler machen.

>an stelle der 1n4001 ist jetzt eine schnellere+kräftigere byv2100
>gibt's an der schaltung jetzt noch was zu 'bemängeln'?

R5 ist überflüssig. So lahm wie dein Gate-"Treiber" ist, passiert da nix 
mit Überschwingen etc.
D2 ist eine reine Angstdiode. Die paar uH des Hitzdrahtes entwickeln 
keine nennenswerte Energie um den MOSFET zu killen. Schadet aber auch 
nicht.

MFG
Falk

Autor: Martin O. (maob)
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@simon: du hast natürlich recht, das ist falsch gezeichnet!
die massen sind nicht verbunden, sonst könnt ich mir den aufwand 
wirklich ersparen;-)
denke ich hab mal wo gelesen das man die pwm in arduino irgendwie 
invertieren kann.....
das hilft mir aber nichts da ich die pwm vom arduino nur im manuellen 
mode verwende.
im auto-mode (software steuert die temp.) kommt das signal vom pc,
das müsste ich dann auch umdrehn, geht aber leider nicht

@falk: stimmt, invertieren mit dem optokoppler sollte ebenfalls 
funktionieren!
ich bin mir aber nicht sicher wieviel strom man aus dem lpt-port 
eigentlich ziehn darf.
die angaben im www gehn da etwas auseinander, hab berichte über 
5/10/20ma gefunden......aber was stimmt? kennt jemand die warheit?
mit dem transistor sollt ich auf der sicheren seite sein und invertiert 
wird auch gleich.

lg, martin

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